JP2008215125A - Fuel supply system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の燃料供給装置に係り、特に、気体燃料を使用する内燃機関の燃料供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel supply device for an internal combustion engine that uses gaseous fuel.
従来の内燃機関の燃料供給装置が、例えば、特許文献1に記載されている。このような燃料供給装置を図3に示す。燃料容器51から取り出された液化ガスは、ベーパライザ52で大気圧程度に減圧気化され、燃料通路53、または燃料通路53及び補正燃料通路56の両方を流通し、図示しないエンジンの吸気系に設置された混合器57に送られる。燃料通路53は、基本供給量を設定する主ノズル54を有し、ベンチュリ部58において混合器57に連通している。補正燃料通路56は、制御ユニット63によって開閉駆動される制御弁55を有し、ベンチュリ部58において混合器57に連通している。制御ユニット63は、絞り弁62の開度、図示しない吸気マニホルド内の圧力、エンジンの回転速度及び冷却水温度、排気ガス中の酸素濃度、その他のエンジンの運転状態等に基づいて制御弁55を開閉駆動させることで、空燃比を調整する。
A conventional fuel supply device for an internal combustion engine is described in Patent Document 1, for example. Such a fuel supply apparatus is shown in FIG. The liquefied gas taken out from the
しかしながら、特許文献1に記載される燃料供給装置は、インジェクタを用いて燃料供給量を制御した場合に比べると、制御性がはるかに悪いといった問題点があった。そこで、インジェクタを用いて燃料供給量を制御しようとすると、高回転/高負荷域でインジェクタ流量が不足するので、流量の大きなインジェクタを用いる必要がある。しかし、この場合には、アイドル域での制御性が悪化してしまうといった問題点があった。その結果、全回転域で適切な燃料供給量の制御性を確保することが困難となっていた。 However, the fuel supply device described in Patent Document 1 has a problem that the controllability is much worse than when the fuel supply amount is controlled using an injector. Therefore, if the fuel supply amount is controlled using the injector, the flow rate of the injector is insufficient in the high rotation / high load range, and therefore it is necessary to use an injector having a large flow rate. However, in this case, there is a problem that the controllability in the idle region is deteriorated. As a result, it has been difficult to ensure controllability of an appropriate fuel supply amount in the entire rotation range.
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、不必要に大型化させずに、高回転/高負荷域を含めた全回転域で燃料供給量の制御性を向上することのできる、内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and can improve the controllability of the fuel supply amount in the entire rotation range including the high rotation / high load range without unnecessarily increasing the size. An object of the present invention is to provide a fuel supply device for an internal combustion engine.
この発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、気体燃料及び空気を混合する混合器と、前記混合器に連通し、前記気体燃料の少なくとも一部が流通する主要燃料通路と、前記気体燃料の一部を、前記主要燃料通路の気圧よりも高圧で前記混合器内に噴射するインジェクタとを備え、前記混合器はベンチュリ部を有し、前記インジェクタは前記ベンチュリ部に設けられている。インジェクタをベンチュリ部に設けることにより、エンジン負荷に応じてインジェクタの燃料噴射圧力が変化するようになる。
前記主要燃料通路は、前記ベンチュリ部において前記混合器に連通してもよい。
前記主要燃料通路には、流量調整手段が設けられていてもよい。
A fuel supply device for an internal combustion engine according to the present invention includes a mixer that mixes gaseous fuel and air, a main fuel passage that communicates with the mixer and through which at least a part of the gaseous fuel flows, and one of the gaseous fuels. And an injector for injecting the portion into the mixer at a pressure higher than the pressure of the main fuel passage. The mixer has a venturi portion, and the injector is provided in the venturi portion. By providing the injector at the venturi, the fuel injection pressure of the injector changes according to the engine load.
The main fuel passage may communicate with the mixer at the venturi.
A flow rate adjusting means may be provided in the main fuel passage.
この発明によれば、インジェクタをベンチュリ部に設けることにより、エンジン負荷の変化に伴って変化するベンチュリ部付近の負圧に連動してインジェクタの燃料噴射圧力が変化するようになるので、エンジン負荷に応じた適切な供給量でインジェクタから気体燃料を噴射することができ、従って、全回転域で燃料供給量の制御性を向上することができる。 According to the present invention, by providing the injector in the venturi section, the fuel injection pressure of the injector changes in conjunction with the negative pressure in the vicinity of the venturi section that changes as the engine load changes. It is possible to inject gaseous fuel from the injector with an appropriate supply amount according to this, and therefore it is possible to improve the controllability of the fuel supply amount in the entire rotation range.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に、この発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置の模式図を示す。内燃機関であるエンジンには、気体燃料である圧縮天然ガス(CNG)及び空気を混合する混合器1が設けられている。混合器1には、エンジンに吸入される混合気の吸気量を調整するための絞り弁2が設けられ、絞り弁2よりも上流側にベンチュリ部3が設けられている。ベンチュリ部3には、混合器1内に供給されるCNGの流量調整手段であるステッパモータ4と、CNGを混合器1内に噴射するインジェクタ5とが設けられている。ステッパモータ4には主要燃料通路6の一端が接続され、インジェクタ5には補正燃料通路7の一端が接続されている。すなわち、ステッパモータ4は主要燃料通路6の一端に設けられ、インジェクタ5は補正燃料通路7の一端に設けられている。主要燃料通路6及び補正燃料通路7の他端はそれぞれ、低圧レギュレータ8に接続されている。低圧レギュレータ8は、高圧レギュレータ9を介して、CNGを収容する燃料タンク10に連通している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a fuel supply device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. An engine that is an internal combustion engine is provided with a mixer 1 that mixes compressed natural gas (CNG), which is a gaseous fuel, and air. The mixer 1 is provided with a
次に、この実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置の動作について説明する。
燃料タンク10内のCNGは、高圧レギュレータ9で予備的に減圧された後、低圧レギュレータ8において、大部分のCNGが大気圧に調圧されると共に一部のCNGが大気圧よりも高い圧力(例えば、大気圧を0kPaとした場合32kPa)で減圧される。大気圧に調圧されたCNGは、ベンチュリ部3付近に生じる負圧によって主要燃料通路6を流通し、大気圧よりも高い圧力で減圧されたCNGは、補正燃料通路7を流通する。なお、主要燃料通路6を流通するCNGと、補正燃料通路を流通する高圧CNGとの流量比は、エンジンに指令したい運転状態にも依存するが、例えば15:1に設定される。主要燃料通路6を流通するCNGは、エンジンの運転状態に応じて、ステッパモータ4によって流量を調整されて、混合器1内に供給される。混合器1内に供給されたCNGは、混合器1内に吸入された空気と混合して混合気となり、絞り弁2によって流量を調整された後、エンジンの図示しない燃焼室内に吸入される。
Next, the operation of the fuel supply device for an internal combustion engine according to this embodiment will be described.
After the CNG in the
ここで、エンジンの運転状態に応じて、混合器1内に供給されるCNGの供給量を調整する必要があるが、ステッパモータ4による調整のみでは微妙な調整が困難である。これを模式的に説明すると、ステッパモータ4のみによりCNGの供給量を調整する場合、供給量の経時変化は、図2に示されるように、大きな波形の曲線を描くようになる。すなわち、供給量の調整幅が大きくなる。エンジンの運転状態をできるだけ運転者の意思に合わせたい場合は、この調整幅はできるだけ小さいほうが好ましく、図2に、好ましい調整幅を模式的に示している。これに対し、ステッパモータ4によってCNG供給量を大まかに調整すると共に、インジェクタ5として噴射量の小さいものを選択して、インジェクタ5によってCNG供給量の微妙な調整を行うことにより、好ましい調整幅でCNG供給量の制御が可能となる。 Here, it is necessary to adjust the supply amount of CNG supplied into the mixer 1 in accordance with the operating state of the engine. However, it is difficult to make fine adjustments only by adjustment by the stepper motor 4. To explain this schematically, when the supply amount of CNG is adjusted only by the stepper motor 4, the change in the supply amount over time draws a large waveform curve as shown in FIG. That is, the adjustment range of the supply amount is increased. When it is desired to match the operating state of the engine with the driver's intention as much as possible, this adjustment range is preferably as small as possible. FIG. 2 schematically shows a preferable adjustment range. On the other hand, the CNG supply amount is roughly adjusted by the stepper motor 4, and a small injection amount is selected as the injector 5, and the CNG supply amount is finely adjusted by the injector 5 with a preferable adjustment range. CNG supply amount can be controlled.
ただし、インジェクタ5によってCNG供給量の微妙な調整を行おうとしても、エンジンの運転状態に応じてインジェクタ5の噴射量を調整できなければ、図2で模式的に示された微妙な供給量の調整を行うことはできない。しかし、この実施の形態では、インジェクタ5をベンチュリ部3に設けることにより、このような調整が可能となる。これは、空気が混合器1内に吸入される際、ベンチュリ部3付近には負圧が生じることによるものである。すなわち、インジェクタ5の噴射量は、インジェクタ5の上流圧力とインジェクタ5の出口の圧力との間の差圧(以下、燃料噴射圧力と称する)によって決まるところ、エンジンの負荷が高くなると、すなわち、CNG供給量を増加すべき状態になると、ベンチュリ部3付近に生じる負圧は大きくなり、その結果、燃料噴射圧力が大きくなって、CNG供給量が増加する。従って、適切な噴射量のインジェクタ5をベンチュリ部3に設けることによって、エンジンの全回転域でエンジン負荷に応じたCNG供給量の制御が可能となる。
However, even if the CNG supply amount is finely adjusted by the injector 5, if the injection amount of the injector 5 cannot be adjusted in accordance with the operating state of the engine, the delicate supply amount schematically shown in FIG. No adjustments can be made. However, in this embodiment, such an adjustment is possible by providing the injector 5 in the
また、主要燃料通路6がベンチュリ部3において混合器1と連通することにより、調整幅は大きいものの、主要燃料通路6を流通して混合器1に供給されるCNGの量が、エンジンの運転状態に応じたものになる。また、主要燃料通路6にステッパモータ4が設けられていることによっても、エンジンの運転状態に応じてステッパモータ4を作動させることにより、CNG供給量が、エンジンの運転状態に応じたものになる。
Further, since the
このように、ベンチュリ部3にインジェクタ5を設けることにより、エンジン負荷の変化に伴って変化するベンチュリ部3付近の負圧に連動してインジェクタ5の燃料噴射圧力が変化するようになるので、エンジン負荷に応じた適切な供給量でインジェクタ5からCNGを噴射することができる。すなわち、エンジンの全回転域でCNG供給量の制御性を向上することができる。また、主要燃料通路6をベンチュリ部3において混合器1と連通させること、及び、主要燃料通路6にステッパモータ4を設けることにより、主要燃料通路6を流通して混合器1に供給されるCNGの供給量の制御性についても、エンジンの運転状態に応じたものにすることができる。
Thus, by providing the injector 5 in the
この実施の形態ではCNGを用いたが、これに限定するものではない。エンジン等の内燃機関の燃料として使用されるものであれば何でもよく、その他に、液化石油ガス(LPG)が挙げられる。
また、この実施の形態に係る内燃機関は、フォークリフト等の車両用のエンジンや、ガスヒートポンプ(GHP)等に適用可能である。
In this embodiment, CNG is used, but the present invention is not limited to this. Any material can be used as long as it is used as a fuel for an internal combustion engine such as an engine. In addition, liquefied petroleum gas (LPG) can be used.
The internal combustion engine according to this embodiment can be applied to a vehicle engine such as a forklift, a gas heat pump (GHP), or the like.
1 混合器、3 ベンチュリ部、4 ステッパモータ(流量調整手段)、5 インジェクタ、6 主要燃料通路。 1 Mixer, 3 Venturi section, 4 Stepper motor (flow rate adjusting means), 5 Injector, 6 Main fuel passage.
Claims (3)
前記混合器に連通し、前記気体燃料の少なくとも一部が流通する主要燃料通路と、
前記気体燃料の一部を、前記主要燃料通路の気圧よりも高圧で前記混合器内に噴射するインジェクタと
を備え、
前記混合器はベンチュリ部を有し、前記インジェクタは前記ベンチュリ部に設けられている、内燃機関の燃料供給装置。 A mixer for mixing gaseous fuel and air;
A main fuel passage that communicates with the mixer and through which at least a portion of the gaseous fuel flows;
An injector for injecting a portion of the gaseous fuel into the mixer at a pressure higher than the pressure in the main fuel passage;
The fuel supply device for an internal combustion engine, wherein the mixer has a venturi section, and the injector is provided in the venturi section.
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KR20150101392A (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-03 | 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 | Exhaust purification system of gas heat pump engine |
CN112855358A (en) * | 2021-01-15 | 2021-05-28 | 中科广能能源研究院(重庆)有限公司 | Special gas engine control system for gas heat pump |
DE112021008153T5 (en) | 2021-11-04 | 2024-06-13 | Fanuc Corporation | Device and program for history management |
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